复杂条件下磁定位导向钻井技术的理论和方法研究

Compex-structure wells are being applied widely in our country, such as twin parallel horizontal wells, connected wells, U-shaped wells and multi-function combination wells. The precise detection technology of adjacent well distances is one key technology of the complex-structure well drilling engineering for accuracy adjacent well distance controlling. There is magnetic disturbance in the existing wells of complex-structure well engineering. This scientific problem hasn't been solved primely at home and abroad. In the next three years, based on the background of complex-structure wells and the experience in developing adjacent well distance detection system while drilling, reveal the magnetic interference rule of ferromagnetic material around rotating magnetic sub, find new calculation method of magnetic localization and guidance in complex conditions, set up the evaluating method of the calculation result reliability. So that the theoretical basis will be formed to promote the leapfrog development of the magnetic localization and guidance technology, and to break through the technical bottleneck of accuracy complex-structure well trajectories controlling in China.

为了提高单井采收率，双水平井、连通井、U型井及多功能组合井等复杂结构井正在我国大力推广应用。这些现代复杂结构井钻采技术都要求精确探测邻井距离，以使相邻两口井连通或按设计间距钻进。在复杂结构井工程中，已钻井常存在铁磁物质的磁干扰，目前国内外对磁定位导向钻井技术研究，尚不能很好地解决磁干扰这个科学问题。未来3年，将以复杂结构井为工程背景，在已研发的邻井距离随钻探测系统的研究基础上，揭示铁磁物质对旋转磁短节周围磁场的影响规律，探讨复杂条件下磁定位导向新算法，建立计算结果可信度的评价方法，推动我国磁定位导向技术的跨越式发展，为突破复杂结构井井眼轨迹精细控制技术瓶颈提供理论基础。

磁定位导向技术作为一种新兴的井眼轨迹导向技术，是复杂结构井工程的核心技术之一，可以避免井眼轨迹累积误差的产生，有效解决SAGD双水平井正钻井沿已钻井平行钻进、水平井与直井连通、丛式井防碰以及救援井与事故井连通等钻井工程技术难题，同时有利于缩短钻井周期、控制井身质量和提高单井产量。本项目围绕复杂条件下磁定位导向技术开展研究，取得的主要成果如下：.(1)基于磁偶极子法，建立了旋转磁短节周围空间磁场分布计算模型，应用ANSYS有限元软件分析了探管周围铁磁物质对磁短节周围空间磁场分布的影响，提出了探管周围铁磁干扰的识别方法。.(2)为适应井下复杂条件的需求，建立了双水平井水平井段和斜井段以及水平连通井的磁定位导向计算模型，并提出了消除铁磁干扰的校正算法，分析了影响计算结果精度的主要因素，拓展了磁定位导向技术的理论，扩大了磁定向导向技术的适用范围。.(3)在保障磁短节抗压、抗扭强度的基础上，设计了结构简单、安全可靠、长度短、磁场强度强的新型永磁短节，以尽量减小磁短节对正钻井底部钻具组合破岩及造斜能力的影响。.(4)提出了双水平井磁导向钻井纠偏轨道的设计方法和轨迹质量评价方法，以充分发挥磁定位导向工具的技术优势，更好地实现平行间距的矢量控制目标。.(5)开发了复杂条件下磁定位导向计算系统和双水平井磁定位导向钻井纠偏控制计算系统，结合实验室自主研发的邻井距离随钻电磁探测系统的硬件，形成了重油SAGD双水平井磁导向钻井测控技术，为双水平井造斜井段磁导向钻井的实现提提供了技术支撑。.该项目的研究成果具有重要的理论和应用价值，对于推动我们磁定位导向技术的跨越式发展，加快复杂结构井在我国非常规油气资源高效开发中的应用具有重要意义。